ХИМИЯ ПОЧВЫ

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ КИСЛОТНОСТЬ ПОЧВ. Реакция почвенного раствора - активная реакция почвы

Реакция почвенного раствора (активная реакция почвы) является весьма важным свойством почвы. Отдельные растения требуют определенных интервалов рН для нормального развития; энергия жизнедеятельности микроорганизмов также в сильной степени зависит от почвенной реакции.

На земной поверхности значительно распространены почвы, обладающие неблагоприятной реакцией почвенного раствора: слишком кислые или слишком щелочные.

Явление почвенной кислотности в СССР встречается чаще, охватывая целые зоны (подзолистые почвы, красноземы). Для поднятия производительности кислых почв необходимо изменить реакцию почвенного раствора, нейтрализовать его.

При этом необходимо принимать во внимание, что существует тесная связь между составом и свойствами почвенного раствора и свойствами твердых фаз почвы.

Кислые почвы обладают и коллоидами с выраженными кислыми свойствами. Воздействие на почвенную реакцию только тогда достигает цели, когда учитывается и так называемая потенциальная кислотность, т. е. кислотность, связанная с твердыми фазами почвы.

Потенциальной кислотностью почвы мы называем способность почвы (ее твердых фаз) проявлять себя при взаимодействии с растворами как кислота. Согласно теории Бренстедта, кислотами являются вещества, способные выделять протон (ион Н+).

Почвы, обладающие Н-иона- ми или А1-ионами в компенсирующем слое коллоидов, проявляются как почвы кислые. Если ионов Н+ и А13+ относительно много на поверхности коллоидных частиц, то благодаря наличию адсорбционных равновесий между ионами внешней оболочки и почвенного раствора такие почвы имеют повышенные количества Н-иона в почвенном растворе и, следовательно, низкие величины его рН.

Кроме того, потенциальная кислотность может проявляться и почвами, поглощающими основания из раствора согласно схеме (5) и тем смещающими реакцию в кислую сторону.

Во всех этих случаях мы имеем дело с почвами, обедненными основаниями (Са, Mg и др.). Это характерно для кислых почв', чем больше почва обеднена основаниями, тем резче проявляет она кислотные свойства.

В природе распространение кислых почв связано с определенными условиями почвообразования.

Существенным моментом в образовании почв с той или иной реакцией является характер материнской породы. При всех прочих равных условиях на породах карбонатных, содержащих СаС03 или MgC03, чаще встречаются почвы, обогащенные Са и Mg и имеющие нейтральную реакцию, чем на кислых породах, лишенных карбонатов и состоящих из кислых продуктов выветривания (кислые глины). Подзолистые почвы, бедные основаниями, в большинстве случаев приурочены к отмытым флювиогляциальным отложениям, а в тех местах подзолистой зоны, где встречаются карбонатные породы, мы находим почвы иного типа: перегнойно-карбонатные с большим содержанием оснований и незначительной кислотностью.

Однако почвообразовательный процесс, характер которого определяется совокупностью многих факторов (климат, рельеф, растительность, деятельность человека), может очень существенно изменить материнскую породу. В некоторых условиях этот процесс приводит к потере оснований и подкислению (подзолистый процесс), в других случаях наблюдается постепенное обогащение почвы основаниями (дерновый процесс). Чем больше возраст почвы, тем сильнее сказываются на ней следы длительных воздействий и тем в меньшей мере почва может оказаться похожей на исходную материнскую породу.

Важнейшее значение в образовании кислых почв имеют климатические условия. Чем больше осадков выпадает в данной местности, чем ниже температура и, следовательно, испарение, тем большее количество воды просачивается через почву, увлекая за собой соли почвенного раствора и способствуя выходу в раствор поглощенных Са и Mg в обмен на Н+-ионы воды. Угольная кислота и органические кислоты, появляющиеся в почве в результате жизнедеятельности ее населения, усиливают своими ионами выщелачивающее действие воды. Отмытые, обедненные основаниями кислые почвы характерны для стран с холодным и влажным климатом (подзолистые почвы умеренного пояса). При большом годовом количестве осадков, превышающем количество воды, которое почва и растения испаряют за год, кислые почвы образуются и в странах с теплым климатом (красноземы влажных субтропиков). В различных частях рельефа в связи с характером промачивания встречаются почвы с различной насыщенностью основаниями.

Растительность также оказывает влияние на характер почвенной реакции. Так, хвойные леса и сфагнум способствуют усилению кислотности благодаря кислым свойствам их органических остатков (водная вытяжка из хвои имеет рН 4,0, из сфагнума — около 3,6); лиственные леса и травянистая растительность, напротив, благоприятствуют накоплению оснований. Смена хвойного леса лиственным приводит к ослаблению подзолистого процесса и усилению дернового.

Наконец, сельскохозяйственная деятельность человека также приводит к целому ряду изменений почвенной реакции. Самый факт отчуждения урожаев с полей влечет за собой постепенное обеднение почв элементами, входящими в состав растений, в том числе и основаниями, если только почва не обогащается ими вновь за счет оснований, извлекаемых корнями из глубоких горизонтов. В главе о катионном обмене мы говорим уже о том, что длительная обработка почвы в условиях подзолистой зоны приводит к обеднению ее Са и Mg благодаря усилению процессов минерализации. Тем самым увеличивается кислотность почвы, если не принимаются меры к компенсации потерь оснований (например, унавоживание). Внесение физиологически кислых минеральных удобрений может очень резко снизить рН почвы, особенно в случае почв с малой буферностью. Особенно сильно снижают рН аммиачные соли; селитры, наоборот, заметно повышают рН.

Таким образом, ряд явлений, и природных и культурных, приводит к образованию кислых почв со всеми их отрицательными свойствами. Эти почвы обладают, помимо реакции, неблагоприятной для большинства культурных растений и полезных микроорганизмов, еще и плохими физическими свойствами. Благодаря недостатку оснований в этих почвах не закрепляется органическое вещество и происходит обеднение питательными веществами. При кислой реакции повышается растворимость соединений А1 и Мп до концентраций, действующих на растения токсически. Некоторые микроэлементы, напротив, неподвижны и недоступны растениям при низких значениях рН (Мо). Все это делает кислые почвы весьма нежелательными с агрономической точки зрения и требует вмешательства человека для исправления этих свойств.